超聲波式風速傳感器:超聲波傳感器在礦井中的風速測量應用原理

2022/01/23 16:52 · 傳感器知識資訊 ·  · 超聲波式風速傳感器:超聲波傳感器在礦井中的風速測量應用原理已關閉評論
摘要:

超聲波式風速傳感器:超聲波傳感器在礦井中的風速測量應用原理超聲波傳感器在礦井中的風速測量應用為了了解井巷各處的風速是否符合我國礦山安全規程規定,所需風量能否滿足要求,在礦井主要風巷(總進風巷、總回風巷、主要進風巷和主要回風巷),采區進風巷、回風巷,采掘工作面進風巷、回風巷等處都要定期測風速。測風速工作是礦井通風管理的重要內容。為了準確地

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超聲波式風速傳感器:超聲波傳感器在礦井中的風速測量應用原理

超聲波傳感器在礦井中的風速測量應用
為了了解井巷各處的風速是否符合我國礦山安全規程規定,所需風量能否滿足要求,在礦井主要風巷(總進風巷、總回風巷、主 要進風巷和主要回風巷),采區進風巷、回風巷,采掘工作面進風 巷、回風巷等處都要定期測風速。測風速工作是礦井通風管理的重要內容。

為了準確地測定風速,在礦井主要井巷,采區進風巷、回風巷均應設測風站。測風應在測風站內進行;在無測風站的巷道測風要 選擇一段沒有漏風或漏風小、無雜物堆積、井架齊全、斷面變化不 大的直線巷道,作為測風點進行測風速。由于巷道斷面內各點的風速不同,為了測得平均風速,在進行測風速時,應采用線路法或定點法。
(1)測風速人員在一定的時間內、在巷道斷面內、按照一定的路線勻速移動風表測風,這種方法稱為線路法。根據巷道斷面大小的不同,可選擇不同的測風路線。
(2)將巷道斷面分為若干小塊,在每一個小塊中心布置測點,使用風表用相等的時間進行風速測定,然后計算出平均風速,這種方法稱為定點法,根據巷道斷面大小的不同,可劃分為不同數目的小塊。
斷面大,劃分的小塊數目就圖定點法測風速的測點布置應多些;反之,可以少些。一般來說,布置的測點越多,測出的風速就越準確。
隨著新能源節能環保的發展,風速傳感器,風速儀器使用越來越頻繁,風速傳感器作為一種典型的傳感器,主要是將空氣的流動速度變量轉換成有一定對應關系的輸出信號的裝置。被廣泛應用于煤礦井下具有瓦斯爆炸危險的各礦井通風總回風巷、風口、井下主要測風站、扇風機井口、掘進工作面、采煤工作面等處,以及相應的礦產企業。
礦井風速的監測是保證礦井安全生產的重要因素,礦井的工作條件特殊,工作環境復雜,風速測量在礦井安全中是一項重要內容,風速傳感器可連續監測上述地點的風速、風量大小,能夠對所處巷道的風速風量進行實時顯示,是礦井通風安全參數測量的重要儀表。在風速測量中,比較精確的有超聲波風速傳感器。
傳統的風速計有旋轉的機械部分。這些移動的部分容易使得傳感器損壞,超聲波傳感器設計在于避免任何的機械部分被損壞,確保更可靠的操作。此外超聲波傳感器有著長期的穩定性而不需要維護。
這是一種低成本、高精度、高穩定性的風速傳感器。該系統能實時精確地提供井下風速風量數據,可遙控設置,多樣性輸出接口便于傳感器與基站的接入。它的原理是利用超聲旋換能器來獲取風速,歐賽龍公司就在這方面研發和應用多年,在風速測量技術上有著獨到的見解。
聲音在空氣中的傳播速度,會和風向上的氣流速度疊加。若超聲波的傳播方向與風向相同,它的速度會加快;反之,若超聲波的傳播方向若與風向相反,它的速度會變慢。因此,在固定的檢測條件下,超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數對應。通過計算即可得到精確的風速和風向。由于聲波在空氣中傳播時,它的速度受溫度的影響很大;風速儀檢測兩個通道上的兩個相反方向,因此溫度對聲波速度產生的影響可以忽略不計。
由于沒有機械轉動部件,不存在機械磨損、阻塞、冰凍等問題,同時也沒有“機械慣性”,可捕捉瞬時的風速變化,不僅可測出常規風速(平均風速) ,也可測得任意方向上的風速分量,尤其可測出風速中的高頻脈動成分。
有關風速測量相關應用技術,請咨詢歐賽龍的工程師,會得到更多的啟發。

超聲波式風速傳感器:超聲波風速傳感器

一、超聲波風速傳感器作用介紹
  在許多場合超聲波風速傳感器都是能夠用得到的,該傳感器是在超聲波漩渦原理的設計下,利用超聲波轉動器來發送和接收所有信號。之后以硬件處理器芯片為它的控制器可以實現風速的測量。以及顯示遙控和遠程傳輸等許多功能。超聲波風速傳感器在我們生活中也有著十分重要的作用。
  他是一個成本低,精度高,穩定性高的風速傳感器,它的系統能夠實時準確地提供井下風速風量數據的工具??梢赃M行遙控設置多樣性輸出信號,便于傳感器與機站的連接,超聲波風速傳感器的原理是利用超聲波玄幻能器來獲取風速的。在風速傳感器與轉能器之間設置了一個組當體當流動的空氣,經過這個組長幾的時候,在它的下方產生兩年內全相互交替的漩渦。由于漩渦對超聲波阻礙超聲波轉換,能會受到較強的漩渦頻率變化的操縱波,當漩渦沒有了,阻擋超聲波時,接收到的超聲波強度是*大的,當旋渦正好阻擋超聲波傳輸時接收到的超聲波強度是*小的。超聲波轉能器接收到的頻率信號,換成電壓二者呈線性關系,這就是電壓和風速呈現型正比的關系。

二、超聲波風速傳感器原理圖

三、超聲波探頭
  超聲波探頭所用的材料有壓電晶片及。鎳鐵鋁合金兩類定制伸縮的材料有浩泰生鉛等。壓電晶體組成的超聲波風速傳感器是一種可以逆轉傳感器可以將電能轉變成機械震蕩,從而生成超聲波,同時它也可以接收到超聲波也能轉換成電能,所以它可以分為發送器或者接收器,有的超聲波風速傳感器可以作為發送,也可以作為接收。超聲波探頭和電路在震蕩停止之后,因為它的慣性的作用電路還會有一段時間工作。但是在這個過程當中,因為控制段已經關閉了,所以它會變得越來越弱,這個過程叫做余震超聲波探頭,阻尼對對壓電晶片震動起阻尼作用可以使晶片起震后盡快停止下來,減少脈沖寬度,從而提高分辨率。吸收晶片向背面發射超聲波減少脈沖雜波。支撐晶片的安放。

四、超聲波風速傳感器工作原理和特點
  風速傳感器原理:
  超聲波風速傳感器的特點是利用時差法來實現分數的基本測量,聲音在空氣中的傳播速度會和風,產生疊加,如果超聲波的傳播方向與風向正好相同,那么它的速度就會加快,反之它的速度就會變慢。在固定的監測條件下,超聲波風速傳感器在空中傳播的速度可以和風速成對應,這樣就通過計算就可以得到精準的風速和方向,但是由于聲波在空氣中傳播速度的時候,受到溫度的影響,風速檢測兩個通道上會有兩個相反的方向,所以溫度對聲波速度產生的影響可以忽略。
  風速傳感器特點:
  1.超聲波風速傳感器采用聲波相互互補的技術,實質精準度更高。
  2.隨機誤差識別技術,大風下也可以保證,測量誤差小,輸出更加平穩。
  3.針對細雨濃霧等天氣的測量技術,具有更加適應環境的能力。
  4.數字濾波技術可以抗電池,抗干擾能力更強。
  5.無啟動風速限制風速工作為0,是內味風的測量更加適合,沒有角度的限制也可以獲得風速方向的數據。
  6.測量的精準度更高,性能更穩定,功率消耗不需要校準。
  7.它的設計結構靈巧輕便,可以便于攜帶,安裝也能夠輕容易拆卸。

五、超聲波風速傳感器模塊

六、超聲波風向風速傳感器型號
  DC-21超聲波風速傳感器是錦州利誠自動化設備有限公司研發生產銷售的一款儀器設備。DC-21是采用*新*精準的兼顧型風速傳感器,可以通過緊湊的風土傳奇來實現很高的精準度和連續的風速風向數據等信息的收集。不需要維護,能夠在極限條件下達到操作水平,關于聲音方面聲音是可以流動的物體傳輸。DC-21是可以傳送4個獨立的檢測數據,可以保證檢查的正確性。
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超聲波風速風向傳感器
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超聲波風速風向傳感器又名超聲波風速風向計、超聲波風速風向儀,是一款基于超聲波原理研發的風速風向測量儀器,利用發送的聲波脈沖,測量接收端的時間或頻率(多普勒變換)差別來計算風速和風向。該傳感器可以同時測量風速,風向的瞬時數值。
中文名
超聲波風速風向傳感器
外文名
Ultrasonic wind speed and direction sensor
別 名
超聲波風速風向儀、超聲波風速風向計
目錄
1
工作原理
2
產品特點
3
產品分類
?
485型超聲波風速風向儀
?
模擬量型超聲波風速風向儀
4
工作拓撲圖
超聲波風速風向傳感器工作原理
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語音
超聲波風速風向儀的工作原理是利用超聲波時差法來實現風速風向的測量。由于聲音在空氣中的傳播速度會和風向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風向相同,那么它的速度會加快;反之,若超聲波的傳播方向與風向相反,那么它的速度會變慢。所以,在固定的檢測條件下,超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數對應。 通過計算即可得到精確的風速和風向。由于聲波在空氣中傳播時,它的速度受溫度的影響很大;風速傳感器檢測兩個通道上的兩個相反方向,因此溫度對聲波速度產生的影響可以忽略不計。超聲波風速儀它具有重量輕、沒有任何移動部件、堅固耐用的特點, 而且不需維護和現場校準,能同時輸出風速和風向??蛻艨筛鶕枰x擇風速單位、 輸出頻率及輸出格式。也可根據需要選擇加熱裝置(在冰冷環境下推薦使用)或模擬輸出??梢耘c電腦、數據采集器或其它具有RS485或模擬輸出相符合的采集設備連用。如果需要,也可以多臺組成一個網絡進行使用。超聲波風速風向儀是一種較為先進的測量風速風向的儀器。 由于它很好地克服了機械式風速風向儀固有的缺陷, 因而能全天候地、長久地正常工作,越來越廣泛地得到使用。它將是機械式風速儀的強有力替代品。
超聲波風速風向傳感器產品特點
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超聲波風速風向變送器與傳統的機械式風速風向變送器相比,具有以下四大優點:一無慣性測量,無啟動風速限制零風速工作,360°全方位無角度限制,能夠同時獲得風速和風向數值;二采用一體式結構設計,整體無移動部件,外殼采用工程塑料材質,磨損小,使用壽命長;三是采用隨機誤差識別技術,大風下也可保證測量的低離散誤差,使輸出更平穩;四是設備不需要現場校準和維護;超聲波風速風向儀在設備頂部配置了四個方向朝下的超聲波探頭,它們能夠在二維平面內循環發送和接收超聲波,以超聲波在空氣中傳播的時差通過內置的微處理器來計算出測量風速和風向的數值,通過集中器將數據以4G/GPRS的通訊方式將數據上傳至監控中心或云平臺,供用戶查看。
超聲波風速風向傳感器產品分類
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語音
超聲波風速風向傳感器485型超聲波風速風向儀
數據幀格式定義采用Modbus-RTU 通訊規約,格式如下:初始結構 ≥4 字節的時間地址碼=1 字節功能碼=1 字節數據區=N 字節錯誤校驗=16 位CRC 碼結束結構 ≥4 字節的時間地址碼:為變送器的地址,出廠默認0x01。功能碼:主機所發指令功能指示。數據區:數據區是具體通訊數據,注意16bits數據高字節在前!CRC碼:二字節的校驗碼。主機問詢幀結構:地址碼功能碼寄存器起始地址寄存器長度校驗碼低字節校驗碼高字節1字節1字節2字節2字節1字節1字節從機應答幀結構:地址碼功能碼有效字節數數據一區數據二區數據N區校驗碼低字節校驗碼高字節1字節1字節1字節2字節2字節2字節1字節1字節寄存器地址:寄存器地址PLC或組態地址內容操作定義說明0000 H (十進制)瞬時風速只讀風速實時值(擴大100倍)0001 H (十進制)風向只讀風向實時值(整數,正北方向為0°順時針增加度數,正東方為90°)0002 H (十進制)最大風速只讀設備通電后最大風速(擴大100倍)0004 H (十進制)風力等級只讀當前風速對應的風級值(整數,0~17級)07D0 H (十進制)設備地址讀寫1~254(出廠默認1)07D1 H (十進制)設備波特率讀寫0代表代表代表9600通訊協議示例以及解釋舉例:讀取變送器設備(地址0x01)的風速和風向實時值問詢幀地址碼功能碼起始地址數據長度校驗碼低字節校驗碼高字節0x010x030x00 0x000x00 0x020xC40x0B應答幀地址碼功能碼返回有效字節數風速實時值風向實時值校驗碼低字節校驗碼高字節0x010x030x040x00 0x7D0x00 0x5A0x EA0x10實時風速計算:風速:007D (十六進制)=125=> 風速=1.25 m/s實時風向計算:風向:005A (十六進制)=90=> 風向=東風
超聲波風速風向傳感器模擬量型超聲波風速風向儀
設備采用寬壓 10~30V 直流供電,模擬量信號輸出,4~20mA、0~5V、0~10V 可選,外殼防護等級高,可以適應現場環境惡劣的檢測場合主要技術參數直流供電(默認)10V~30V DC最大功耗0.15W量程風速0~60m/s(可定制)風向0~359°精度風速±(0.2m/s±0.02*v)(v為真實風速)風向±3°分辨率風速0.01 m/s風向1°工作環境-40~60℃,0~100%RH抗風強度75 m/s響應時間1S防護等級IP66輸出信號4~20mA、0~5V、0~10V電流型輸出信號轉換計算量程0~60m/s,4~20mA輸出,當輸出信號12mA時,計算當前風速。風速量程的跨度為30m/s,用16mA電流信號來表達,60m/s/16mA=3.75m/s/mA,即電流變化1mA風速變化3.75m/s.那么可以計算測量值測量值12mA-4mA=8mA.8mA*3.75m/s/mA=30m/s,則當前的風速=30m/s。電壓型輸出信號轉換計算量程0~60m/s,以0-10V輸出為例,當輸出信號為5V時,計算當前風速。風速量程的跨度為60m/s,用10V電壓信號來表達,60m/s/10V=6m/s/V,即電壓每變化1V對應風速變化6m/s.測量值5V-0V=5V。5V*6/m/s/V=30m/s。則當前風速為30m/s。GPRS型超聲波風速風向儀采用GPRS或者4G模式輸出,無需現場布線,沒有距離限制,設備安裝的場所有網絡即可遠程監控數據。
超聲波風速風向傳感器工作拓撲圖
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超聲波式風速傳感器:超聲波傳感器在礦井中的風速測量應用原理  第3張

超聲波式風速傳感器:風杯式風速傳感器工作原理與超聲波風速傳感器工作原理介紹

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